我国CMOS超宽带射频前端关键芯片取得突破性进展

标签:CMOSUWB
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  超宽带(UWB)是应用于无线个域网(WPAN)的短距离、高速率无线通信技术,其传输速率可以达到480Mbps甚至更高,主要用于无线USB、数字家庭等消费类电子领域,拥有巨大的市场前景。2004年,美国联邦通信委员会(FCC)将3.1—10.6GHz频段划归为UWB的民用频段,此后无论是学术界还是工业界都对UWB技术投入了大量的研究力量。

  我国在UWB领域也投入了一定的研究,先后得到了国家863、国家自然科学基金等项目的支持。然而国内的研究多集中在系统验证、电磁兼容分析等方面,针对UWB芯片尤其是射频芯片的研究尚属空白。中国科学院微电子研究所作为中国无线个域网标准组(C—WPAN)的成员单位,为中国UWB标准的制定提供了频谱规划和物理信道划分方面的建议,并及时掌握了目前我国UWB频谱的规划现状。目前,信息与工业化部已经在其网站上对我国UWB的预开放频段进行公示,公示频段包含了低频段的4.2—4.8GHz,和高频段的6—9GHz,UWB在中国的频谱开放和市场开发已经为期不远。

  在中国科学院青年创新基金和微电子所所长基金的支持下,中国科学院微电子研究所微波器件与集成电路研究室(四室)针对中国UWB将开放的高频段6—9GHz开展了射频集成电路设计研究,采用0.18um RFCMOS工艺一次流片即测试成功了以下几款关键核心电路:1、3.9—4.9GHz锁相环式频率综合器芯片:该频率综合器中的VCO振荡频率可以覆盖3.9—4.9GHz,可以在该范围内实现频率的精确锁定,相位噪声小于—95dBc/Hz@1MHz offset,参考杂散小于—40dBc;2、6.5—7.2GHz 压控振荡器芯片:该VCO的频率调谐范围达到700MHz,相位噪声小于—90dBc/Hz@1MHz offset;3、6—9GHz低噪声放大器芯片:该LNA在6—9GHz的范围内增益大于18dB,S11、S22均小于—10dB;4、6—9GHz下变频器芯片:该电路可以将6—9GHz的超宽带射频信号下变频至模拟基带信号,变频增益大于5dB。

  目前基于CMOS工艺的射频集成电路产品多集中在4GHz以下频段,主要包括了2G、3G的移动通信、GPS等系统,而C—X波段的基于CMOS工艺的射频芯片尚处于研究开发阶段,本次流片成功的6—9GHz核心射频芯片不仅为中国科学院微电子研究所在UWB领域抢占国内市场抢占了先机,而且为基于CMOS工艺的C—X波段射频集成电路开发进行了有效的探索性研究。

3.9—4.9GHz锁相环式频率综合器测试频谱图


 
6—9GHz超宽带频率综合器芯片照片




 
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